DE2601259B2 - Device for similar testing of wheelsets - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Es sind bereits einige Prüfstände für Schwingfestigkeitsversuche an Radsätzen für Schienenfahrzeuge bekannt, in denen in unterschiedlicher Weise versucht wird, die betrieblichen Belastungsverhältnisse zu simulieren. So — z. B. — ist ein Prüfstand im Einsatz, bei dem das Rad am Umfang festgespannt ist und die Welle durch eine am Wellenende angreifende, durch eine umlaufende Masse hervorgerufene Kraft beansprucht wird. Hierbei wird jedoch nur die Welle unter vereinfachten, nicht betriebsgleichen Bedingungen geprüft.There are already some test stands for fatigue strength tests on wheelsets for rail vehicles known, in which attempts are made in different ways to simulate the operational load conditions. So - z. B. - a test stand is in use, in which the wheel is clamped on the circumference and the shaft stressed by a force acting on the shaft end caused by a rotating mass will. Here, however, only the shaft is operated under simplified, non-operational conditions checked.

Weiterhin ist ein Prüfstand bekannt, bei dem der Radsatz an den Wellenenden gelagert ist und am Radumfang um jeweils 120° versetzt drei Prüfzylinder angeordnet sind, deren Kraftrichtung durch die Größe der im Betrieb am Radaufstandspunkt angreifenden senkrechten Kräfte und Seitenkräfte bestimmt wird. Durch sinusförmigen um 120° phasenverschobenen Kraftverlauf in den drei Prüfzylindern wird ein Umlauf des Rades bei gleichzeitiger Belastung durch eine nur phasengleiche senkrechte Radlast und Seitenkraft simuliert. Mit diesem Verfahren ist keine betriebsgleiche Simulation der Belastungen des ganzen Radsatzes, also von Welle und Rad möglich. Die Prüfung mit drei Hydropulszylindern erfordert hohe Energiekosten. Die Prüffrequenz ist abhängig von der Verformung des Radsatzes.Furthermore, a test stand is known in which the wheelset is mounted on the shaft ends and on Wheel circumference offset by 120 ° are arranged three test cylinders, the direction of force by the size the vertical forces and lateral forces acting at the wheel contact point during operation is determined. A cycle is created by sinusoidal force curve phase-shifted by 120 ° in the three test cylinders of the wheel with simultaneous loading by a vertical wheel load and lateral force that are only in phase simulated. With this method, there is no simulated simulation of the loads on the entire wheelset, ie of shaft and wheel possible. Testing with three hydraulic pulse cylinders requires high energy costs. the The test frequency depends on the deformation of the wheelset.

Im Prinzip wäre auch eine Überwindung der den beiden voranstehend geschilderten Verfahren anhaftenden Mängel in der betriebsgleichen Lastsimulation mit folgendem Verfahren denkbar. Der umlaufende Radsatz wird über ein Gegenrad mit Gleisprofil belastet Hierbei können mit zwei unabhängig voneinander arbeitenden Zylindern die Betriebslasten wirklichkeitsnah simuliert werden. Praktisch scheitert die Anwendung dieses Verfahrens daran, daß der Verschleiß und nicht der beabsichtigte Schwingbruch das Versuchsende bestimmt. In principle, the two processes described above would also have to be overcome Deficiencies in the operational load simulation with the following procedure are conceivable. The rotating wheel set is loaded with a track profile via a mating wheel. Two independently working Cylinders, the operating loads can be simulated realistically. In practice, the application of this fails The method is based on the fact that the wear and not the intended fatigue fracture determines the end of the test.

Weiterhin ist es aus der DD-PS 52 228 bekannt, gummibereifte Fahrzeugräder zu prüfen. Ganz allgemein kommen die Betriebsbeanspruchungen eines Rades im wesentlichen durch zwei an der Radaufstandsfläche angreifende Kräfte zustande, und zwar durch vertikale Radlasten und horizontale Seitenkräfte.It is also known from DD-PS 52 228 to test rubber-tired vehicle wheels. In general the operational stresses of a wheel are essentially caused by two on the wheel contact area acting forces arise, namely through vertical wheel loads and horizontal lateral forces.

Die Aufbringung der vertikalen Radlasten im Dauerlaufprüfstand nach der DD-PS 52 228 können durch Schräglauf erzeugt werden. Hier ist jedoch nur an die Prüfung von Fahrzeugreifen auf Verschleißfestigkeit gedacht (s. Spalte 3, Zeile 16... 22 und 38... 41, sowie Anspruch 1); eine Prüfung der Felge und Schüssel auf Schwingfestigkeit (Dauerfestigkeit) ist hier nicht möglieh. Dies ist deshalb der Fall, weil für die verschiedenen schwingbruchkritischen Bereiche unterschiedliche Kombinationen der vertikalen und horizontalen Prüfkräfte erforderlich sind; diese Forderung ist hier nicht erfüllbar wegen der engen Koppelung zwischenThe application of the vertical wheel loads in the endurance test stand according to DD-PS 52 228 can are generated by skew. However, this is only about testing vehicle tires for wear resistance thought (see column 3, lines 16 ... 22 and 38 ... 41, as well as Claim 1); a test of the rim and bowl for fatigue strength (fatigue strength) is not possible here. This is because for the different Areas that are critical to vibration failure have different combinations of vertical and horizontal test forces required are; this requirement cannot be met here because of the close coupling between

Vertikal- und Seitenkraft im Schräglauf.Vertical and lateral force in skew.

Weiterhin ist aus der DE-OS 2146 722 eine »Wechselbiege-Prüfvorrichtung« bekannt, wobei die Wechselbiegung als Hin- und Herbiegung in einer bestimmten Ebene des fest eingespannten Bauteiles aufgebracht wird.Furthermore, from DE-OS 2146 722 an "alternating bending test device" is known, the Alternating bending as a back and forth bending in a certain plane of the firmly clamped component is applied.

In vielen Fällen kann Umlaufbiegung durch Hin- und Herbiegung ersetzt werden, dies gilt dann, wenn die Beanspruchung im Prüfling vorwiegend durch ein reines Biegemoment .erzeugt wird, wie z. B. in Wellen und zahlreichen anderen rotationssymmetrischen Bauteilen. Diese Möglichkeit gilt jedoch nicht, wenn bei gefügten Bauteilen, wie z. B. bei Wellen mit aufgeschrumpften Naben oder mit Flanschverbindungen, Reibkorrosion die Schwingfestigkeit bzw. Lebensdauer bestimmtIn many cases, circumferential bending can be replaced by back and forth bending, this applies if the Stress in the test item is mainly generated by a pure bending moment, such as B. in waves and numerous other rotationally symmetrical components. However, this option does not apply if at joined components such. B. for shafts with shrunk-on hubs or with flange connections, Fretting corrosion determines the fatigue strength or service life

Aufgabe der Erfindung ist es, sowohl die Welle als auch das Rad als auch die Verbindung zwischen Rad und Welle unter möglichst betriebsgleichen Bedingungen zu prüfen. Es ist daher erforderlich, nicht nur die vertikalen und horizontalen Kräfte am Radaufstandspunkt betriebsähnlich einzuleiten, sondern darüber hinaus auch eine d ifinierte Verteilung der Biegemomente über die Läng; der umlaufenden Welle zu erzeugen. Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben. The object of the invention is both the shaft and the wheel and the connection between the wheel and Test the shaft under conditions that are as similar as possible to operation. It is therefore required, not just the vertical ones and to initiate horizontal forces at the wheel contact point in an operational manner, but also beyond that a defined distribution of the bending moments over the Long; to generate the rotating shaft. This task is carried out with those in the identifying part of the Claim 1 specified measures solved. Further developments are specified in the subclaims.

Durch die Erfindung ist mit einfachstem Aufwand eine Prüfung realisierbar, die im allgemeinsten Fall sowohl veränderliche senkrechte als auch veränderliche Seitenkräfte in einer betriebsgleichen Zuordnung zu simulieren gestattet Ebenso können mit der gleichen Einrichtung und in der gleichen Anordnung vereinfachte Lastfälle simuliert werden, so z. B. beliebige Kombinationen von senkrechten Stoß- und Seitenkräften, die jedoch während der Versuchsdauer bei umlaufender Trommel konstant bleiben.The invention makes it possible to carry out a test with the simplest of effort, in the most general case both variable vertical and variable lateral forces in an operational assignment to Simulate Simplified Simplified can also be used with the same facility and in the same arrangement Load cases are simulated, e.g. B. any combination of vertical impact and lateral forces that however, remain constant during the duration of the experiment with the drum rotating.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand der F i g. 1 und 2 erläutert. Der Radsatz, bestehend aus Rad b und Welle a, ist am äußeren Wellenzapfen dreh- und schwenkbar gelagert c(Fig. 1). Unter Belastung durch Prüfzylinder 1 stützt sich das Rad auf ein der Schiene nachgebildetes Profil d ab, das Bestandteil der drehbar gelagerten Trommel e ist Diese Trommel, die auf einem parallel verschiebbaren Gestell /gelagert ist, wird durch einen regelbaren Motor ^angetrieben.In the following, the invention is illustrated with reference to FIGS. 1 and 2 explained. The wheel set, consisting of wheel b and shaft a, is rotatably and pivotably mounted on the outer shaft journal c (Fig. 1). Under load from the test cylinder 1, the wheel rests on a profile d modeled on the rail, which is part of the rotatably mounted drum e. This drum, which is mounted on a frame that can be moved in parallel, is driven by a controllable motor ^.

Eine betriebsähnliche Einleitung der Seitenkraft am Radaufstandpunkt wird dadurch erreicht, daß die Trommel um den frei wählbaren Winkel « schräggestellt wird. Erzeugt wird die Seitenkraft mittels eines am Trommelgestell angreifenden Prüfzylinders 2. Die senkrechte Kraft am Radaufstandpunkt ist die Reaktionskraft der am freien Wellenende durch denAn operationally similar introduction of the side force at the wheel contact point is achieved in that the Drum is tilted by the freely selectable angle «. The side force is generated by means of an am Test cylinder attacking drum frame 2. The vertical force at the wheel contact point is the reaction force the one at the free shaft end through the

Prüfzylinder 1 eingeleiteten KraftTest cylinder 1 introduced force

Zur Prüfung des Radsatzes im unmittelbaren Nachbarbereich der Rad-Wellenverbindung (Fig.2) kann eine weniger kostenaufwendige, einfachere Einrichtung Verwendung linden. Der Radsatz, bestehend aus Rad b und Welle a ist am äußeren Wellenzapfen dreh- und schwenkbar gelagert α A less expensive, simpler device can be used to test the wheelset in the immediate vicinity of the wheel-shaft connection (FIG. 2). The wheel set, consisting of wheel b and shaft a, is rotatably and pivotably mounted on the outer shaft journal α

Durch die Belastung des Prüfzylinders 1 wird die vertikale Kraft in das Rad über ein seitlich am Rad montiertes Wälzlager h, das sich auf einen Schwingtisch / abstützt, eingeleitet Eine betriebsähnliche Einleitung der Seitenkraft erfolgt mittels eines am Schwingtisch angreifenden Zylinders 2 (nicht dargestellt), und der Radsatz wird über einen regelbaren Motor g angetrieben. By loading the test cylinder 1, the vertical force is introduced into the wheel via a roller bearing h mounted on the side of the wheel and supported on a vibrating table the wheelset is driven by a controllable motor g .

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Einrichtung zur betriebsähnlichen Prüfung von Radsätzen für Schienenfahrzeuge, bei der das Rad des Prüflings auf der Innenseite einer ringförmigen, die Schiene ersetzenden, Laufbahn abrollt und bei der Einrichtungen zur Belastung des Radsatzes vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (e) mit Schienenprofil (d) um das Rad φ> umläuft und die Trommel fej gegenüber dem Radsatz (a, ty derart um den Winkel α schräggestellt ist, daß die Krafteinleitung nur an einem Punkt, dem Radaufstandspunkt erfolgt1. Device for similar testing of wheelsets for rail vehicles, in which the wheel of the test object rolls on the inside of an annular, the rail replacing track and are provided in the facilities for loading the wheelset, characterized in that the drum (s) with The rail profile (d) revolves around the wheel φ> and the drum fej is inclined at the angle α relative to the wheel set (a, ty) in such a way that the force is introduced only at one point, the wheel contact point 2. Einrichtung zur betriebsähnlichen Prüfung von Radsätzen für Schienenfahrzeuge, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Krafteinleitung (1) in den Radsatz über ein seitlich am Rad montiertes Wälzlager (h) erfolgt, das sich auf einem Schwingtisch (ϊ) abstützt, und die Seitenkraft (2) in diesen Schwingtisch eingeleitet wird.2. A device for operationally similar testing of wheelsets for rail vehicles, according to claim 1, characterized in that the introduction of force (1) into the wheelset via a roller bearing (h) mounted on the side of the wheel and supported on a vibrating table (ϊ), and the side force (2) is introduced into this vibrating table.